Патент ссср 826356

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

r>i>826356

Сеюз Советских

Социалистических

Рес убл (6I ) Дополнительное к авт. саид-еу» (22) Заявлено 10.08.78(21) 2653876/18-24 (51)М. Кл. G 06 11/00

Н 0 5 10 00

Н 03 К,19/42 (®) УДК681. 142. .07(088.8) с присоединением заявки М— (23) Приоритет—

Гасударственный комитет

СССР нв делен нзебретеннй н вткрытнй

Опубликовано 30,04.81. бюллетень М 16

Дата опубликования описания 04.08-81 (72) Авторы изобретения (А. K. Мазуренко и В. А. Мест фгазй" " !

, ":!

1

/ (71) Заявитель (54) РЕЗЕРВИРОВАННОЕ ТРЕХКАНАЛЬНОЕ

МАЖОРИТАРНОЕ УСТРОЙСТВО

Изобретение относится к автоматике и цифровой технике и может найти применение для построения оконечных каскадов выходных усилителей дискретных сигналов трехканальных мажорированных пифровык систем с большим числом выходных кана- лов.

Известно резервированное устройство, включающее резервируемый мажоритарный орган на четырех ключевых элементах, 10 управляемых тремя резервными блоками (1).

Т

Это устройство имеет простое схемное решение, позволяющее построить при минимальном количес тве ключевых элементов резервируемый мажоритарный орган, сохра- няющий работоспособность при отказе одного любого элемента.

Однако, в таком устройстве отсутствуют средства диагностики неисправностей, которые бы позволили своевременно выявить и восстановить отказавший элемент цо возникновения второй неисправности, приводящей к полному отказу устройства.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является устройство, содержащее три резервируемых кас када, управляющих входами трех или более групп йз четырех ключевых элементов, соединенных по схеме моста, в диагональ которогО . включены светоизлучающие диоды, а между катодом диоца и отрицательным полюсом источника питания включены дополнительные нагрузки, трн приемника светового излучения, связанные с тремя дешифраторами, выходы которых связаны с инцикаторами номера неисправного каскада и с индикатором последовател ной .фиксации единичных отказов двух разных входных каскацов/(2).

Это устройство обеспечивает с некоторой разрешающей сп собностью диагностику, фиксацию и индикацию неисправностей резервируемых входных каскадов, однако не решает задачу выявления отказов собственно мажоритарных элементов, в то время как число их увеличено до трех н более. Кроме того, устройство требует большого объема технических средств на обработку одного входного сигнала.

Цель изобретения - повышение контро лепригодности и ремонтопригодности трехканального резервированного мажоритарного устройства с большим числом вхопных независимых сигналов.

Указанная цель достигается тем, что . в мажоритарное устройство, содержащее по числу источников входных сигналов в каждом резервном канале однотипные восстанавливаемые группы из двух пар последователно соединенных первого, второго и третьего, четвертого ключей, . введены элементы ИЛИ, первые и вторые блоки временного уплотнения сигналов, мажоритарный элемент, элементы неравнозначности и дешифратор, причем ,одноименные источники входных сигналов разных каналов подключены соответственно к входам первого, второго и третьего ключей из соответствующей группы клю.- чей, к входу четвертого ключа которой подсоединены через элемент ИЛИ одноимен но источники входных сигналов первого и второго аналов, параллельно каждому ключу подсоединен индикатор состояния ключа, последовательно с каждой tiapoO ключей включен индикатор состояния пары, выходы индикаторов состояния ключей и индикаторов состояния пар каждой группы соединены со входами соответст-: вующего первого блока временного уплоч нения сигналов, выхoд которого подключен к первому входу соответствующего эле-ю. мента неравнозначности, выход каждого из которых соединен с соответствующим входом дешифратора, а второй вход элемента неравнозначности» с выходом мажоритарного элемента, входы которого соединены с выходами соответствующих . вторых блоков временного уплотнения входных сигналов.

На чертеже изображена блок-схема пре длагаемого резервированного мажоритарного устройства.

Входные сигналы подаются на входы устройства от трех резервных блоков.

1 - 3 с и выходными каналами в каждом

-блоке.

Мажоритарное устройство содержит И элементов ИЛИ 4, первый 5 и второй 6 восстанавливаемые блоки, каждый из которых включает д .восстанавливаемых узлов 7, являющихся сосгавными частями

П мажоритарных органов устройства, первый,B и второй 9 резервные блоки питания. Каждый узел 7 восстанавливае

55 мых блоков 5 и 6 мажоритарного. устрой ства состоит из двух последовательно соединенных ключевых элементов 10 и

11, параллельно которым подключены высокоомные резисторы 12 и 13, образующие делитель напряжения, который используется в качестве датчика сигнала для определения отказов ключевых элементов типа ".пробой". Последовательно с ключевыми элементами 10 и 11 включен импульсный трансформатор 14 нагрузки, во вторичную обмотку которого включены последовательно оптоэлектронный датчик 15 тока, используемый для определения отказов типа обрыв» в каждой паре ключевых элементов восстанавливаемых блоков, и развязываюший диод

16. Трансформаторная нагрузка может ие применяться, в этом случае нагрузка пощсрючается к ключевым элементам 11 попарно связанных узлов 7 первого и второго восстанавливаемых блоков 5 и

6, а оптоэлектронный датчик 15 тока включается последовательно с ключевыми элементами 10.

Управляющий вход верхнего ключевого элемента 10 каждого 1 -го узла первого восстанавливаемого блока 5 соединен с выходом 3 -го элемента ИЛИ 4, к первому и второму входам которого, а также к управляющим входам верхнего 10 и нижнего 11 ключевых элементов 3 -r o узла второго восстанавливаемого блока

6 подключены, соответственно, -ые выходы первого и второго резервных блоков 1 и 2, 1 -ый вьиод третьего резервного блока З подключен к управляющему входу нижнего ключевого элемента 11

i -го узла первого восстанавливаемого блока 5. Выходы -1 -ых узлов первого 5 и второго 6 восстанавливаемых блоков через развязывающие диоды 16 подключены по ИЛИ к:i-ой нагрузке 17.

Д

Средняя точка дели геля напряжения, образованного в каждом -ом узле резисторами 12 и 13, соединена с входами индикаторов 18 и 19 состояния соответственного верхнего и нижнего ключевых элементов данного узла. Выходы индикаторов 18 и 19, а также выход оптоэлектронного датчика 15 тока каждого 1 -го узла подключены к входам первого блока

20 временного уплотнения сигналов состояний, который вхош т в состав каждого воссстанавливаемого блока 5 и 6.

Выходы обоих блоков 20 временного ,уплотнения сигналов состояний соединены с первыми входами соответствующих эле. 8263 ментов 21 и 22 неравнозначности, к вто-, рым входам которых подключен выход мажоритарного элемента 23. K трем входам мажоритарного элемента 23 подключены, соответственно, выходы вгорых 9 блоков 24-.26 временного уплотнения управляющих сигналов каждого из трех резервных блоков 1-3.

Выходы элементов 21 и 22 неравнозначности подключены к соответствующим 10 входам блока 27 дешифрации и индикации отказов элементов узлов каждого вос-. станавливаемого блока 5 и 6 мажоритар-, ного устройства..

Устройство работает следующим обра- 15 зом.

В нормальном режиме при отсутствии неисправностей на 4 -ых выходах резервных блоков 1-3 формируется последовательность сигналов, воздействующих на 0 управляющие входы ключевых элементов

10 и 11 g -ых узлов 7 восстанавливаемых блоков 5 и 6. Контроль состояния ключевых элементов производится индикаторами

18 и 19 состояния ключей и. индикатором 25 состояния последовательных пар ключей, в качестве которого используется оптоэлектронный датчик 15 тока.

Индикатор 18 состояния верхнего ключевого элемента представляет собой З0 амплитудный дискриминатор, преобразующий входный аналоговый сигнал в логический, уставка дискриминатора выбирается примерно равной напряжению блоков 8 и

9 питания. 35

Так как за счет включения параллельйо ключевым элементам -10 и 11 BbIcoK00M» ного делителя напряжение на закрытых

40 ключах делится примерно пополам, то амплитуда сигнала в средней точке делителя, подключенной к входу индикатора

18, не превышает при отсутствии огка- зов порога срабатывания амплитудного

45 дискриминатора. При этом на выходе индикатора il8 формируе тся независимо,от изменения входного управляющего сигнала постоянный логический сигнал 0", соответствующий исправному состоянию верхнего ключевого элемента 10. В слу чае пробоя последнего амплитуда сигнала в средней точке делителя при запертом состоянии ключей увеличивается и становится примерно равной напряжению источ55 ника питания, что приводиь к срабатыванию амплитудного дискриминатора и по- явлению на выходе индикатора 18 сигна ,ла о пробое верхнего ключевого элемента.

56 6

Таким образом, индикатор 18 осушест вляет выявление пробоя верхнего ключевого элемента 10.

Сигнал с выхода делителя одновременно подается на выход индикатора 19 состояния нижнего ключевого элемента 11, который выполнен аналогично индикатору

18, но имеет уставку срабатывания, выби- раемую из условия отстройки or падения напряжения на открытом нижнем.ключевом элементе 11, вследствие чего он выявляет открытое состояние нижнего ключа или его пробой.

Для выявления отказов типа обрыв" последовательно включенных элементов

1 каждого 4 -га maa 7 восстанавливаемых блоков 5 и 6 используется логический сигнал с выхода оптронного да гчика

15 тока, ксторый при отсутствии отказов формирует последовательность сигналов, соответствующую последовательности входных управляющих сигналов. При отказе, типа обрыв ключевых элементов 10 и l l собственно оптронного датчика 15 тока или развязывающего диода 16, при обрыве или коротком замыкании обмоток импульсного трансформатора 14 и исчезновении питающего напряжения на зихопе оптронного. датчика 15 формируется логический сигнал постоянного уровня.

Логические сигналы с выходов индикаторов IS и 19 состояния и датчика 15 подаются.на соответствующие входы бло- ков 20 временного уплотнения сигналов, которые осуществляют поочередное во времени подключение логических сигналов на входах на выход. Время подключения каждого входного сигнала на выход должно быть либо больше периода данного сигнала, либо суммарное ьремя опроса всех индикаторов должно быть меньше минимальной длительности данного сигнала. Таким образом, на выходе блоков 20 временного уплотнения формируется последовательный код, несущий информацию о состоянии всех ключевых элементов.

Информация о состоянии ключевых эле ментов, имеющая место при исправном состоянии .последних, формируется мажо ритарным элементом 23, три входа кторо.

ro подключены к выходам блоков 24-26 временного уплотнения управляющих сигналов. Блоки временного уплотнения управ ляюших сигналов формируют опорные коды, осуществляя поочередные во времени подключения к выходу соответствующего входного сигнала. Блоки. 24-26 временного уплотнения работают синхронно и

8 зввших узлов или блоков прн условии сохранения работоспособности устройства и позволяет значительно сократить время и трудозатраты нв восстановление отказавших блоков.

Таким образом, предлагаемое устройство за счет высокого. коэффициента готовности, определяемого малым временем восстановления, практически исключает аварийные ситуации, приводящие к полному отказу на выходе устройства.

Формула изобретения

Резервированное трехканальное мажоритарное устройство, содержащее по числу источников входных сигналов в каждом канале группы из двух пар последовательно соединенных первого, второго и третьего, четвертого ключей, о т л и ч а ющ е е с я тем, что, с целью повышения( контролепригодности и ремонтопригодности устройства, оно содержит элементы ИЛИ, первые и вторые блоки временного уплогнения сигналов, мажоритарный элемент, элементы неравноэнвчности и дешифратор, причем одноименные источники входных сигналов разных каналов подключены соответственно к входам первого, второго и третьего ключей иэ соответствующей группы ключей, к входу четвертого ключа которой подсоединены через элемент

ИЛИ одноименные источники входных сигналов первого и второго каналов, параллельно каждому ключу подсоединен индикатор состояния ключа, последовательно с каждой парой ключей включен индикатор состояния пары, выходы индикаторов состояния ключей и индикаторов состояния пар каждой группы соединены со входами соответствующего первого блока временного уплотнения сигналов, выход которого подключен к первому входу соответствующего элемента нерввноз чности, выход каждого,иэ которых соединен

1 с соответствующим входом дешифратора,," а второй вход элемента неравнозначностис выходом мажоритарного элемента, входы которого соединены с выходами соответствующих вторых блоков временного уплотнения сигналов.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

¹ 190078, кл. Н 05 К 10/ОО, 1965.

2. Авторское свидетельство СССР № 229044, кл» Н 05 К 10/00, 1966

3 прототип).

Конструктивное выполнение резервированного мвжоритарногоустройства в виде однотипных восстанавливаемых блоков и наличие развитой системы средств контроля и диагностики отказов обеспечи55 ввет оперативное обнаружение и локализацию возникающих неисправностей, что пает воэможность быстрой замены отка.

7 82638 синфазно с блоками 25 временного уплоа кения сигналов состояний, причем входные сигналы блоков 24-26 преобразуются дополнительно таким образом, чтобы при исправном состоянии ключевых элементов все разряды кода блоков 24-26 соотве ствовали соответствующим разрядам кода блока 20.

Коды с выходов блоков 20 и мажоритарного элемента 23 поступают на со- 10 . ответствующие входы элементов 21 и 22 сравнения на неравнозначность, тогда при несоответствии в любом разряде кодов элемента 23 и блоков 20 на выходе элемента 21 или 22 возникает логический сигнал, выявляющий неисправность ключевых элементов, причем номер разряда кода неисправности определяет номер ин дикатора состояния,. зафиксировавшего соответствующую неиспр авность. 20

Таким образом, при минимальном ко-, личестве элементов, выявляющих неисправ- ность, и минимальном числе связей удается обеспечить получение диагностической информации о состоянии мажоритарных 25 элементов предлагаемого резервированного устройства. Укаэанная информация преобразуется блоком дешифрации и индикации в параллельный код и отсвечивается цифровыми индикаторами, для обработки 30 информации возможно применение .ШЗИ.

Предлагаемое устройство йозволяет диагностировать не .только катастрофические, но и параметрические отказы, например снижение питающего напряжения 55 одного из резервных блоков питания; умень-, шение Коэффициента усиления транзисторов. используемых в качестве ключевых элементов восстанавливаемых блоков, изменение параметров управляющих импульсов. 40

Оно может найти широкое применение при построении высоконадежных мажорируемых цифровых устройств автоматики .. управления с большим .числом выходов, в которых требуется обеспечить преобра 45 зование логических уровней цифровых ре«. эе рвных блоков в мажорированный вы» хладной сигнал с усилением по мощности и гальванической развязкой, если это необходимо. 50

826 35о

Составитель В. Максимов

Редактор С, Шевченко Техред Ж.Кастелевич Корректор Ю. Макаренко

Закаэ 2574/84 Тираж 745 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам иэобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб.,п. 4/5

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4